| 研究課題/領域番号 |
21K14426
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
寺本 武司 神戸大学, 工学研究科, 助教 (10781833)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
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| キーワード | 形状記憶合金 / マルテンサイト変態 / 弾性率 / マイクロメカニクス / 内部応力 / 転位 / βチタン形状記憶合金 / マルテンサイト変態過程 / 自己調整組織 / 組織形成過程 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
形状記憶合金は小型・ハイパワーな高性能アクチュエータ材料としての応用が期待されているが，繰り返し動作により内部に構造欠陥が蓄積し機能劣化を生じることが問題となっている.しかし構造欠陥の発生機構は十分に理解されているとは言えない.本課題では形状記憶合金駆動時に生じるマルテンサイト変態過程において必然的に内部構造に発生する応力集中とそれに伴う構造欠陥発生メカニズムを解明する．さらに合金の格子定数を制御することで発生する内部応力を制御し，形状記憶合金動作時に発生する構造欠陥を低減することにより，繰り返し使用時の機能劣化を抑制した高性能アクチュエータ材料を創生する材料設計手法を示す．
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| 研究成果の概要 |
形状記憶合金の繰り返し動作寿命を改善することを目的とし，その原因である転位の発生箇所と内部応力場について実験とマイクロメカニクスに基づく数値解析により調査を行なった．研究当初，転位は内部構造を形成するマルテンサイト晶同士の界面に形成されると予測したが，主にはマルテンサイト晶の周囲に観察された．内部応力場解析から内部応力を効率的に緩和する転位と観察された転位が対応した．また母相とマルテンサイト相の弾性率における弾性異方性を近づけることで転位の発生応力を低減する可能性が示された．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
マイクロメカニクスによる内部応力解析と内部構造観察結果を組み合わせることにより，マルテンサイト晶に発生する結晶格子の歪み，弾性率と内部応力場，転位の関係を明確にした．特に材料の弾性率については内部応力場に影響を与える主要な物性であるにも関わらずこれまで明確な設計指針が示されてこなかったが，本研究により弾性異方性に着目した物性制御が転位抑制に効果的であることが示唆され，形状記憶合金の材料設計における未開拓領域を開拓した．
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